天津某塔楼钢结构施工详图设计创优方案.doc

天津某塔楼钢结构的施工详图设计创优方案
天津xx广场项目基地位于xxxx交叉口，呈“凸”字形状，建筑主要功能为国际标准5A级写字楼及附属设施，包括写字楼、商业裙房、地下室及连接本地块及外部区块的步行连廊系统。
我司承接的范围为xx广场A区塔楼及附属连廊部分钢结构工程的施工详图深化设计、制作及安装。
一、施工详图设计的重要性和必要性
施工详图的深化设计是钢结构设计与施工中不可缺少的一个重要环节。钢结构的构件制作及安装必须有安装布置图及制作详图，施工详图要详细地设计钢结构的每一个构件，其目的是为钢结构制作和安装提供必要的、更为详尽的、便于进行施工操作的技术文件。施工详图设计的质量，直接影响着钢结构构件的制作和安装质量。

二、设计遵循的原则
我司以施工设计图纸及技术要求、国家各类设计规范、规程为依据，负责完成钢结构的深化设计，并完成钢结构详图的编制。其中，主要依据的国家规范、规程有：
《建筑结构制图标准》 GB/T50105-2001
《建筑抗震设计规范》 GB50011-2001（2008年版）
《混凝土结构设计规范》 GB50010－2002
《钢结构设计规范》 GB50017-2003
《钢结构工程施工质量验收规范》 GB50205-2001

《冷弯薄壁型钢结构技术规范》 (GB50018-2002)
《高层民用建筑钢结构技术规程》 JGJ99-98
《钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规范》 JGJ82-91
《建筑钢结构焊接技术规程》 JGJ81-2002
《钢管混凝土结构设计与施工规程》 CECS28:1990
《矩形钢管混凝土结构技术规程》 CECS159:2004
《碳素结构钢》 GB/T700-2006
《低合金高强度结构钢》 GB/T1591-94
《厚度方向性能钢板》 GB5313-85
《电弧螺栓焊用圆柱头焊钉》 GB/T 10433-2002

三、设计流程
我司按以下设计流程进行深化设计：

设计人员熟悉图纸
施工图设计单位进行施工图交底
安装单位进行安装方案交底
详图设计人员再次熟悉图纸，并提交图纸中问题书面报告
详图设计单位确定杆件分段位置，加工工艺、图纸分批情况及图纸提交时间
设计过程中碰到图纸问题，向施工图设计单位提交书面报告
施工图设计方确认
详图设计人员进行详图设计
工艺审核
结构设计人员对图纸未明确的节点进行设计，提交施工图设计单位确认
完成一批图纸及自校
图纸校对、审核
按设计院审核意见修改修改
施工图设计方审核
提交图纸
设计结束，提交完整设计图纸
图纸交底及工厂、工地服务
开始下一批图纸设计

四、设计过程：
本节将以一节箱型钢柱为例说明施工详图的设计过程。
（一）.构件编号
施工详图的设计首先要给每一个构件编号，编号的原则必须使制作、安装人员能非常清晰、快速的找到对应的位置。例如：10GZ1-1-A2为箱型柱的构件号:

注：
1. 柱的型号表示第十节钢柱中对应的一种截面规格的钢柱；
1. 流水号表示该截面规格钢柱的一种具体构件形式；
2. 定位号表示该构件为了在整个工程中的唯一性，此处采用轴线号作为构件的流水号，即确定了构件的唯一性，又保证安装人员正确快速地定位该构件。
钢柱布置图如图1所示：

图1 xx区第十节钢柱平面布置图
（二）. 确定构件截面尺寸
根据设计院的施工设计蓝图确定钢柱为箱型截面，10GZ1截面尺寸见图2 ，为口1100X600X30X35；

图2
（三）.梁柱连接节点
设计单位在结构设计中原计划采用贯通式隔板节点。国内外对矩形钢管混凝土柱-钢梁节点的一些形式进行了受力特点、破坏特征及抗震性能的研究，但尚不完善和成熟。我国《矩形钢管混凝土技术规程》（CECS159：2004）推荐的内隔板式节点形式得到了较多的应用与研究。对于贯通式隔板节点，由于要求矩形钢管柱在隔板处断开，应用研究较少。因此要在结构设计中对这种节点形式进行应用就需要对其进行试验研究为了解贯通式隔板节点的受力、抗震等性能，并与内隔板节点进行对比。
对此，本工程委托xxxx大学进行了节点性能对比试验。
进行试验的三种形式节点试件（共四组）钢材均为Q345B，柱截面均为700×500×30×35，梁截面均为700×300×13×24，主要几何尺寸见表1及图3-1~3-5。
表1 试件构造形式表
节点号
柱截面尺寸
梁截面尺寸
隔板厚度
梁柱连接形式
施工条件

mm
mm
mm

JD-1
700×500×30×35
700×300×13×24
24
一般外伸隔板刚接
实验室模拟
JD-3
700×500×30×35
700×300×13×24
24
隔板梯形外伸
施工现场
JD-5
700×500×30×35
700×300×13×24
24
内隔板
加楔形板刚接
施工现场
JD-6
700×500×30×35
700×300×13×24
24
内隔板
加楔形板刚接
实验室模拟

JD1和JD3这两种节点均采用贯通式隔板节点。

图3-1 JD-1节点

图3-3a JD-3节点

图1-3b JD-3节点
JD-5和JD-6采用内隔板节点。

图5-1a JD-5、JD-6节点

图5-1b JD-5、JD-6节点
通过对以上几种隔板贯通节点与内隔板节点在低周反复荷载作用下的试验，得出以下试验结论：
1、通过在钢梁翼缘两侧设置加强腋，JD3、JD5和JD6均比普通隔板贯通节点的滞回曲线更加饱满，体现了更强的耗能能力。
2、各节点破坏时， JD3、JD5和JD6具有较好的延性和塑性变形能力。
3、JD5和JD6节点具有较强的能量耗散能力。
4、JD3在荷载作用下，强度退化相对较大。JD1、JD5和JD6在各级荷载作用下，强度退化不明显，甚至略有提高，说明节点设计较为合理，使得试件在卸载及再加载至历史最大应变前，没有对节点区的连接产生新的损伤。这说明JD5、JD6在承载力的提高和延性的增
加方面还能有更理想的结果。
5、JD5和JD6刚度退化最为平缓，其次为JD3。刚度退化平缓，保证了梁上塑性铰的产生，有利于提高节点的抗震性能。
基于以上试验结果及结论，设计方天津建筑设计院滨海分院结合各试验节点的优点，在本工程中采用了以下梁柱连接节点型式：

图4-1工程采用梁柱节点图4-2工程采用梁柱节点

此节点形式经试验验证，性能良好。

（四）.柱柱现场拼接节点
箱型柱的现场拼接节点为全熔透剖口对接焊，具体节点形式做法必须参考《多、高层民用建筑钢结构节点构造详图》，在钢柱端头需设置工艺隔板，并且在隔板上开φ20的透气孔，连接耳板需在柱对接焊接完,冷却后割除,并清理焊迹.见图5。
图5 柱柱现场拼接节点
（五）.钢梁与混凝土墙连接节点
本工程存在大量的钢结构梁与混凝土墙的连接，本次设计采用了预埋件的连接方法，并且考虑到现场施工误差及混凝土墙体并不平整的问题，梁连接板采用了与预埋件锚板现场焊接的做法并在焊接端预留了一定的调节尺寸，具体做法见图6；

图6钢梁与混凝土墙连接节点
（六）.焊缝标注
焊缝的标注对构件的制作、安装均非常重要，直接影响其制作质量和安装的质量，因此施工详图中的每一条焊缝都应准确的标注。焊缝代号及其表示方法，见国家标准《技术制图焊缝符号尺寸比例简化表示法》（GB12272-90）的规定。非节点区域的钢柱的组装焊缝采用部分熔透焊缝，熔深不小于板厚的1/2，且不小于16mm。而节点区域的钢柱壁板之间的连接焊缝、钢柱现场拼接焊缝、钢柱与钢梁间的连接焊缝采用开坡口的全熔透一级焊缝。钢柱节点区域内隔板与壁板的连接焊缝隙采用开坡口的全熔透二级焊缝。
五、校对、审核
施工详图的绘制工作，是在原设计图的基础上为构件制作和安装提供直接和详细的依据。在钢结构施工详图的设计过程中，图纸的三级审核非常重要，它是详图质量的保证。
对深化设计来说，除了人员的能力，严格合理的工作流程、体制
和控制程序是保证深化设计质量的关键因素。我司根据国内钢结构行业的具体情况，制定了符合建设部颁布的各项制图标准和设计规范的本公司的深化设计标准，建立了完善的三级审核制度。设计制图人员根据设计图纸、国家和部委的规范、规程以及本公司的深化设计标准完成自己负责的设计制图工作后，要经过以下检查和审核过程：
（一）、设计制图人员自审：设计制图人将完成的图纸打印白图（一次审图单）。把对以下内容的检查结果用马克笔做标记：
1、笔误、遗漏、尺寸、数量；
2、施工的难易性（对连接和焊接施工可实施性的判断）；
3、对于发现的不正确的内容，除在电子文件中修改图纸外，还要在一次审图单上用红笔修改，并做出标记；

（二）、审图人员校核：审图人员的检查内容和方法同自审时基本相同，检查完成后将二次审图单交设计制图人员进行修改并打印底图，必要时要向制图人将错误逐条指出，但对以下内容要进一步审核：
1、深化设计制图是否遵照公司的深化设计有关标准；
2、对特殊的构造处理审图；
3、结构体系中各构件间的总体尺寸是否冲突；

（三）、最终审核：审定时的审图以深化设计图的底图和二次审核单为依据，对图纸的加工适用性和图纸的表达方法进行重点审核；对于不妥之处，根据情况决定重复从审图人员开始或制图人员开始上
述的工作。
本工程施工详图，虽设计图量大，时间紧，但在我们全体人员都是按程序逐级审核，保质保量完成任务。